JPS5886313A - 触媒燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体燃料などの各種の燃料を燃焼空気とともに
触媒体上に供給し、触媒体の面上にて酸化反応を起こさ
せて触媒体を発熱させる触媒燃焼器に関するものである
。

従来の燃焼法そのものを考えてみると、空気中で火炎を
形成させる方法では、火炎が冷壁面に接触して火炎が急
冷を受は一酸化炭素ＣＯが発生したり、多量の酸化窒素
ＮＯｘ　　が排出され、特に液体燃料の燃焼の場合、消
火時のす５気も完全ＶＣは除ききれないという欠点があ
った。

本発明による触媒燃焼器はＬ記の欠点を取り除くことが
できるものであり、その目的は燃料を触媒体上にて無炎
燃焼させ、広範囲な空燃比のもとでも安定かつ効率の良
い酸化反応をなさしめ、低ＧＯ・　低Ｎ’Ｏｘ　の汚染
の少ないクリーンな排気ガスとなる触媒燃焼器を提供す
ることにある。

本発明による触媒燃焼器ｄ２、触媒体を燃料混合気の流
れに対して−１−流１１１１１、下流１１１１１に配置
し、燃料と燃焼空気を強制的に予混合［〜で前記触媒体
上へ送り込むエジェクター構成を設け、上流側の触媒体
上で一部酸化反応した排ガスが下流側の触媒体上に至る
時の量を変化させることにより燃焼量全調節したことを
基本構成とし、」：り完全でかつ安定した燃焼が得られ
るとともに、排気ガスの汚染度の少ないすぐれた特徴を
有するものである。

以下、本発明による触媒燃焼器の実施例につき図面とと
もに説明する。

第１図において、液体燃料を用いた触媒燃焼器の下部に
吸上げ芯１を有する気化素子２Ｖｉ、多数の気孔３を有
する外筒４と気孔を持たない内筒ガイド５によって構成
される燃料気化室６の内部に露出している。前記吸上げ
芯１は燃料タンク７内の液体燃料８中に浸漬されている
。燃料気化室６の上部には、外筒４と内筒ガイド５によ
って固定された多数の小孔９を有するリング状の触媒体
ム１ｏが配置している。さらに、多数のスリット状の孔
１１を有する内筒１２を内筒ガイド６の内部に密着状態
で設置し、内筒１２の上部の開口部には多数の小孔１３
を有する触媒体Ｂ１４が配置している。触媒体Ｂ１４の
上部には、エジェクター制風板１５を介して送風用ファ
ン１６およびファンモーター１７が設置されている。フ
ァンモーター１７からエジェクター制風板１５の外周を
通り、送風排気口１ＢＶＣ糸り、上部に多数の吸入口１
９をもつエジェクター風胴２ｏが構成している。

第２図において、触媒体ム１ｏは、同心円状のリングｔ
て多数の小孔９を有している。

次に前記構成におけるその作用を説明する。燃料タンク
了に溜った液体燃料８げ吸上げ芯１によって気化素子２
に供給される。送風用ファン１６を回転させると吸入口
１９から吸入された空気は、エジェクター制風板１５の
周囲を通り、送風排気口１８へと流れる。この時エジェ
クター制風板１５と触媒体８１４０間の空間の静圧は負
圧となり、そのため外筒４の多数の気孔３から燃焼用１
次空気が燃料気化室６内に供給されると同時に、気化素
子２によって気化された液体燃料８も燃料気化室６内に
供給され、結果的に予混合された燃料混合気が燃料気化
室６内に形成される。この状態で前記燃料予混合気を燃
料気化室６内で何らかの方法で着火させ、その結果発生
する熱流により、触媒体ム１０および触媒体Ｂ１４を触
媒燃焼に必要な活性化温度捷で上列させる。この後、活
性化温度に到達した触媒体Ａ１０から触媒体Ｂ１４およ
び燃料気化室６内に輻射が起こり、触媒体Ｂ１４も活性
化温度に到達するとともに、気□化素子２からの液体燃
料８の蒸発量が増加する。液体燃料８の蒸発量増加によ
り燃焼領域は上部に移行し、触媒体Ａ１０−Ｆでの触媒
燃焼の条件が満足される。

この状態から気化素子２を−Ｈ燃料タンク７内に後退さ
せ、液体燃料８の気化を阻止することにより、燃料気化
室６内の火炎を消滅させ、再び気化素子２を燃料気化室
６内に上昇させて液体燃料８の気化を再開することによ
り、触媒体Ａ１０上で触媒燃焼させる。但し、外筒４の
気孔３から燃料気化室６内に供給される空気量を理論燃
焼空気量より少なくしであるため、気化した液体燃料８
は触媒体Ａ１０上で一部しか酸化反応が行われず、その
他は触媒体Ａ１０を素通りする。触媒体１１０を通過し
た未燃捷たは不完全燃焼ガスは、内筒１２の多数のスリ
ット状の孔１１を通り内筒１２内に流入し、触媒体Ｂ１
４上に至る。一方、内筒１２は内筒ガイド５に沿ってス
ライドし、その結果スリット状の孔１１が内筒ガイド５
によっである程度率がれるため、スリット状の孔１１の
開口面積が減少し、触媒体Ａ１０を通過した未燃捷たは
不完全燃焼ガスの内筒１２内への流１人量が変化し、触
媒体Ａ１０１１での燃焼■′が１．’、１節される。捷
だ、エジェクター制風板１６と触媒体Ｂ１４との間に生
じている負圧の影響により、燃料タンク了の底部から内
筒１２内に導入された空気は、２次空気として触媒体Ａ
１０を通過した未燃捷たは不完全燃焼ガスと混合し、触
媒体Ｂ１４上での完全燃焼に貢献する。

エジェクター制風板１５と触媒体Ｂ１４との間の空間の
静圧け、エジェクター風胴２０を流れる空気量に比例し
、送風用ファン１６の［］１転数により制御され、気化
素子２からの液体燃料８の蒸発量は外筒４の多数の気孔
３からの空気流入量に比例する。すなわち送風用ファン
１６の回転数によりエジェクター風胴２ｏを流れる空気
量が変化し、同時に外筒４の多数の気孔３から燃料気化
室６内に流入する空気量、および液体燃料８の気化蒸発
量、さらには内筒１２内に流入する２次空気量が変化す
る。このようにエジェクター制風板１６と送風用ファン
１６と、エジェクター風胴２０とから、エジェクター構
成を設け、この送風用ファン１６の回転数を変ずヒさせ
ることにより燃焼量がコントロールされる。

本発明による触媒燃焼器に用いられる触媒担体は、第２
図に示すように、断面が・・ンカム捷たは格子状の如き
多層の薄壁からなる円筒型の骨格構造体をしたもので、
その材料としては、αアルミナ、コーディエライト、ム
ライト、ムライト−ジルコン、ムライト−αアルミナ、
炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリマナイト、ケイ酸アルミ
ナ、ケイ酸マグネンア、ペンタライト、およびアルミナ
ーチタネイト等のセラミックが用いられる。中でも軟化
点、耐熱衝撃性、熱膨張係数等を考慮に入れた場合、ム
ライトおよびアルミナーテタネイトが最も優れた性質を
示した。

また触媒担体の表面積低下を抑制するために用いられる
被覆成分としては、Ｔｈ０ｚ、　、　ＺｒＯ２。

ＣｅＯ２，ＢａＯ、ＳｕＯ等の酸化物あるいはアルミナ
との固溶体があげられる。

さらに、前記の被覆成分を被覆した触媒担体に　０ 担持する触媒成分も、Ｐｔ　、　Ｐｄ　、　Ｒｈ　、　
Ｒｕ　、およびこれらの混合物が良い性能を示しており
、その他遷移金属酸化物ではＣｏ　２０　ｓおよびＮｉ
Ｏ等があげられ、白金族金属との混合物と１−での形が
有望である。

上記実施例による液体燃料触媒燃焼器は、広範囲な空燃
比のもとての安定かつ効率の良い酸化反応を行わせるこ
とが可能であり、触媒体の温度も６００〜１３００℃と
いう広範囲かつ高温状態での燃焼を行わせることが可能
である。捷だ、触媒体の酸化反応によって発生した熱ｉ
ｉｉ’、　ｋ直接利用するため、温風機あるいは、スト
ーブといった家庭用暖房器具のような製品には大いに有
望となる。

以上のように本発明の触媒燃焼器によれば、次に列記す
る効果を奏する。

（１）燃料混合気の流れに対して上流と下流に各々触媒
体を配置し、上流側に位置している触媒体を多気孔を有
する外筒とその同心円状の位置に存在する内筒ガイドか
らなる複ガの環状の空間にリング状に配置し、この触媒
体を通過した１１ 燃料混合気を内筒内に導入して、内筒内に流入する２次
空気と混合し、下流側に位置している内筒内の触媒体上
で完全酸化させることが可能である。

？）触媒体上方にエジェクター構成を設けたことにより
、燃焼空気と気化させた液体燃料を混合し、燃料混合気
として触媒体上に誘導し、触媒燃焼させることが可能で
ある。

（３）燃料混合気の上流側に位置している触媒体に供給
される燃料混合気中の燃焼空気量を理論燃焼空気量より
少くすることにより、前記上流側の触媒体上での急激な
酸化および発熱を防止し、触媒体の熱劣化、熱破壊を防
止することが可能である。

４）多数のスリット状の孔を有する内筒を内筒ガイドの
内壁に沿ってスライドさせることにより、スリット状の
孔を内筒ガイドによっである程度閉寒し、孔の開口面積
を変化させることにより、燃料混合気流の上流側に位置
している外筒内の触媒体を通過した未燃または不完全燃
焼特開昭５８−８（ｉ３１３（４） ガスの内筒内への流入：ｌｆｆ’　ｋ変化さぜ、下流側
に位置する円筒内の触媒体上での燃焼［けを調節するこ
とが可能である。

（５）　　触媒体上での酸化反応により発生した熱を直
接利用するため、温風機あるいはストーブといったよう
な家庭用暖ルｊ　ｉ４６　Ｊ’Ｌとしての燃焼方式には
、有望な方法として今後の展開が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である液体燃料触媒燃焼器の
縦断面図、第２図ＡおよびＢは同燃焼器の触媒佳人の形
状を示す平面図および正面断面図である。 ２・・・・・気化素子（燃焼供給部）、３・・・・−・
気孔、４・・・・・・外筒、５・・・・・・内筒ガイド
、９・・面小孔Ａ、１ｏ・・・・・・触媒体Ａ１１１・
・・・・・スリット状の孔、１２・・・・・・内筒、１
３・・・・・・小孔Ｂ、１４・・印・触媒体Ｂ１１６・
・・・・・エジェクター制Ｊ虱板、１６・・・・・・送
風用ファン、２０・・・・・・エジェクター風胴。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第１
図 １ρ ｔ’ｔ づ三−一り＝ｉ＝）ζ呵ξ、　７６′ ２ ブ　　ｏ、ｐｏｏｏｏ　　　　Ｖ ／ｌ　　　　　　　　　／／＼Ｔノ ″　　　１１′ ４　　　　　　　　、ｆ １ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）燃料供給部と、燃焼用空気を導入する多気孔を形
   成した外筒と、前記外筒の内側にほぼ同心円状に位置し
   摺動する内筒と、前記内筒を案内する内筒ガイドと、前
   記外筒と円筒ガイドとの間に形成される燃料予混合室と
   、前記燃焼予混合室の下流側に設けられかつ耐熱性無機
   質の部材に複数の小孔を形成した担体上に酸化触媒を担
   持してなる触媒体人と、前記触媒体人の下流側でかつ前
   記内筒の上部に設けられた触媒体Ｂと、前記触媒体Ｂの
   下流側を負圧にするエジェクター構成とを備え、前記触
   媒体ムで燃料混合気を一部酸化反応させ、さらに前記内
   筒に入る未燃あるいは不完全ガス量を燃焼用２次空気と
   混合し、下流側の前記触媒体Ｂにて燃焼するとともに前
   記内筒へ入る未燃あるいは不完全ガス量を調節して燃焼
   量を変化させてなる触媒燃焼器。 ？）触媒体人に供給する燃焼用空気および燃料と触媒燃
   焼器。 ０）内筒に多数のスリット状の孔を設け、内筒ガイドに
   沿って前記内筒を燃料混合気の流れに対して上下にスラ
   イドさせることにより、前記スリット状の孔の開口面積
   を変化さぜ、上流側の触媒体Ａを通過した未燃または不
   完全燃焼ガスが前記内筒に入る量を調節することにより
   燃焼量を調節してなる前記特許請求の範囲第１項記載の
   触媒燃焼器。 （４）触媒体ＡおよびＢでの燃焼温度を６００　’Ｃ〜
   １３ｏＯ℃の高温とした前記特許請求の範囲第１項記載
   の触媒燃焼器。 （句　上流側の触媒体ムの形状をリング状としてなる前
   記特許請求の範囲第１項記載の触媒燃焼器。 （→　担体の材料として、αアルミナ、コーディエライ
   ト、ムライト、ムライト−ジルコン、ムライト−αアル
   ミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリマナイト、ケイ酸
   アルミナ、ケイ酸マグネシア、ペンタライト、およびア
   ルミナーチタネイト等のセラミックを使用してなる前記
   特許請求の範囲第１項記載の触媒燃焼器。 （７）触媒体は、担体の表面積低下を抑制するための被
   覆成分として、ＴｈＯ２，ＺｒＯ２，ＧｅＯ２，Ｂａｄ
   。 ＳｎＯ等の酸化物を前記担体に被覆してその上にＰｔ　
   、　Ｐｄ　＋　Ｒｈ　、　Ｒｕ　、　　およびＩｒ等の
   白金族金属のうち少くとも一種類以上組み合せたもの、
   あるいは白金族金属と遷移金属酸化物とを組み合せたも
   のを用いてなる前記特許請求の範囲第６項記載の触媒燃
   焼器。